諾貝爾獎(jiǎng)得主、美籍華人物理學(xué)家丁肇中于2014年9月18日公布阿爾法磁譜儀項(xiàng)目的最新研究成果，進(jìn)一步顯示宇宙射線(xiàn)中過(guò)量的正電子可能來(lái)自暗物質(zhì)。

2011年升空的阿爾法磁譜儀（AMS）由國(guó)際空間站搭載，它的任務(wù)是尋找暗物質(zhì)并探尋其起源。根據(jù)現(xiàn)有理論，宇宙中的暗物質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于普通物質(zhì)，暗物質(zhì)碰撞會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的正電子，而阿爾法磁譜儀可對(duì)宇宙射線(xiàn)中的正電子進(jìn)行精密觀(guān)測(cè)。
暗物質(zhì)是宇宙中看不見(jiàn)的物質(zhì)。它們不發(fā)出可見(jiàn)光或其他電磁波，用天文望遠(yuǎn)鏡觀(guān)測(cè)不到，但它們能夠產(chǎn)生萬(wàn)有引力，對(duì)可見(jiàn)的物質(zhì)產(chǎn)生作用。天文學(xué)家推測(cè)，宇宙中最重要的成分是暗物質(zhì)和暗能量，暗物質(zhì)占宇宙25%，暗能量占70%，他們還認(rèn)為通常所觀(guān)測(cè)到的普通物質(zhì)只占宇宙質(zhì)量的5%。因此，探測(cè)和研究暗物質(zhì)很可能導(dǎo)致物理學(xué)界的革命。
根據(jù)研究小組最新發(fā)布的數(shù)據(jù)，阿爾法磁譜儀觀(guān)察到的410億個(gè)宇宙射線(xiàn)事件中，約有1000萬(wàn)個(gè)是電子或正電子。從8吉電子伏特（１吉等于10億）的能量開(kāi)始，正電子占電子與正電子總數(shù)的比例快速增加，在275吉電子伏特左右停止增長(zhǎng)。比例上升的過(guò)程較為均衡，沒(méi)有明顯的峰值。此外，正電子似乎來(lái)源于宇宙空間的各個(gè)方向，并不是在某個(gè)特定的方向上。
研究人員說(shuō)，觀(guān)測(cè)到的正電子分布特征與暗物質(zhì)理論的某個(gè)模型一致，該模型認(rèn)為暗物質(zhì)由一種稱(chēng)為“中輕微子”的粒子組成。不過(guò)，這些過(guò)量的正電子到底是來(lái)源于暗物質(zhì)？還是來(lái)源于脈沖星等天文現(xiàn)象？還需要進(jìn)一步分析確認(rèn)。
項(xiàng)目首席科學(xué)家丁肇中教授對(duì)新華社記者說(shuō)，暗物質(zhì)碰撞產(chǎn)生過(guò)量正電子有６個(gè)特征，其中的開(kāi)始點(diǎn)、上升速率、最高點(diǎn)等５個(gè)特征都已被阿爾法磁譜儀測(cè)量到，最后一個(gè)特征就是測(cè)量正電子產(chǎn)生率會(huì)不會(huì)突然下降。
“怎么樣下降，慢慢地下降還是很快地下降？很快的下降就一定是暗物質(zhì)，”丁肇中如此說(shuō)。
研究小組認(rèn)為，宇宙射線(xiàn)中電子與正電子的通量（即單位時(shí)間里通過(guò)單位面積的粒子數(shù)量）有著顯著不同的分布，其特征也顯示：過(guò)量的高能正電子有可能來(lái)自暗物質(zhì)碰撞。
科學(xué)家認(rèn)為通量隨能量的變化是由譜指數(shù)決定的，通常是正比于能量的譜指數(shù)次方。而這次研究結(jié)果顯示：電子通量與正電子通量均無(wú)法由單一不變的譜指數(shù)描述，特別是在20吉到200吉電子伏特之間，正電子通量隨能量變化的速率高于電子通量。這可被視為正電子比例增加來(lái)源于過(guò)量高能正電子而非高能電子損失的重要證明。
相關(guān)研究人員認(rèn)為，對(duì)正電子占電子與正電子總數(shù)的比例、電子與正電子各自通量以及總通量進(jìn)行精密測(cè)量并互為補(bǔ)充，可能幫助科學(xué)界更為深入地了解高能宇宙射線(xiàn)的來(lái)源及暗物質(zhì)的存在。
阿爾法磁譜儀項(xiàng)目的投入達(dá)20億美元，研究人員來(lái)自美、歐、亞三大洲16個(gè)國(guó)家和地區(qū)的56個(gè)研究機(jī)構(gòu)。中國(guó)的科學(xué)家對(duì)這個(gè)項(xiàng)目做出了重要的貢獻(xiàn)，他們分別來(lái)自大陸的中國(guó)科學(xué)院電工研究所、高能物理所，中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院，山東大學(xué)，東南大學(xué)，中山大學(xué)，上海交通大學(xué)，航空科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室；以及臺(tái)灣的中央研究院和中山科學(xué)院等單位。

（龍翔依據(jù)有關(guān)資訊編撰）